Schwarzes Loch: Forschern gelingt erstmals die Beobachtung eines wilden Schwarzen Lochs

Ein wildes Schwarzes Loch ist fast unsichtbar – doch Forscher haben tief in die Trickkiste gegriffen, um erstmals einen solchen Himmelskörper zu beobachten.

Baltimore – Schwarze Löcher sind faszinierende Himmelskörper, die es in unterschiedlichen Varianten gibt: Supermassereiche Schwarze Löcher können mehrere Milliarden Sonnenmassen wiegen und befinden sich im Zentrum der meisten Galaxien – das gilt auch für die Milchstraße*. Stellare Schwarze Löcher hingegen entstehen, wenn Sterne mit etwa der 20-fachen Masse unserer Sonne am Ende ihres Lebens kollabieren. Dies geschieht normalerweise während einer Supernova. Dann entsteht ein stellares Schwarzes Loch, das mehrere Sonnenmassen hat, also deutlich kleiner und leichter ist als ein supermassereiches Schwarzes Loch.

Da Schwarze Löcher Licht absorbieren, aber nicht wieder abgeben, sind sie extrem schwer zu entdecken. Deshalb haben alle bisher bekannten stellaren Schwarzen Löcher einen Begleiter, zum Beispiel einen Neutronenstern. Ihre Interaktion mit dem Stern macht sie leichter zu erkennen. Aber allein in der Milchstraße* soll es etwa 100 Millionen stellare Schwarze Löcher geben, und die meisten von ihnen dürften Einzelgänger sein, sagt der Astrophysiker Kailash Sahu vom Space Telescope Science Institute in Baltimore. „Niemand war jemals in der Lage, ein isoliertes Schwarzes Loch zu finden“, sagte Sahu gegenüber Space.com.

Frei fliegendes Schwarzes Loch zum ersten Mal beobachtet – „Jetzt wissen, dass sie existieren“

Doch nun ist es Forschern um Sahu offenbar erstmals gelungen, ein wildes Schwarzes Loch zu beobachten. Das Studium war veröffentlicht auf dem Preprint-Server arXiv, wurde noch nicht begutachtet, aber zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal eingereicht. Das Forschungsteam griff für die Studie auf das Hubble-Weltraumteleskop zu und entdeckte ein frei fliegendes Sternenloch, das 5.150 Lichtjahre von der Erde entfernt war. „Wir wissen jetzt, dass isolierte Schwarze Löcher existieren“, sagt Sahu.

Um das frei fliegende Schwarze Loch aufzuspüren, nutzten die Forscher ein Phänomen namens „Gravitationslinseneffekt“. Dieser Effekt tritt auf, weil große Massen – wie etwa ein Schwarzes Loch – Licht durch ihre Schwerkraft ablenken. Wenn also ein fast unsichtbares Schwarzes Loch vor einem Stern vorbeizieht, wird das Licht des Sterns von dieser „Linse“ beeinflusst. „Wenn man die von diesen massiven Objekten verursachte Lichtbeugung erkennen und messen kann, ist es möglich, sie aufzuspüren und ihre Masse zu messen“, erklärt Sahu den Ansatz seines Teams.

Gravitationslinsen zeigen das isolierte Schwarze Loch

Mehrere bodengestützte Himmelsüberwachungsprogramme halten jede Nacht nach diesen Gravitationslinseneffekten Ausschau, bei denen ein Stern über Monate langsam heller wird und dann wieder verblasst. Etwa 2000 dieser Effekte werden laut Sahu jedes Jahr entdeckt, aber neben Schwarzen Löchern können auch andere Himmelskörper – etwa Weiße Zwerge oder Neutronensterne – Auslöser sein. Da Schwarze Löcher jedoch groß sind, nimmt man an, dass der Mikrolinseneffekt lange anhält. Außerdem sollte die Linse selbst kein Licht aussenden, da Schwarze Löcher dies nicht tun. „Wenn die ‚Hubble‘-Beobachtungen eine starke Ablenkung zeigen, aber kein Licht von der Linse, dann wäre es ein Schwarzes Loch“, erklärt Sahu.

Um das erste isolierte stellare Schwarze Loch zu entdecken – ein Schwarzes Loch, das während des Entstehungsprozesses ausgestoßen wurde und keinen Begleiter hat – kombinierten die Forscher Hubble-Daten und erdgestützte Beobachtungen. Dabei entdeckten sie ein 270 Tage andauerndes Mikrolinsen-Ereignis – höchstwahrscheinlich das frei fliegende Schwarze Loch. „Es dauerte zwei Jahre der Planung, gefolgt von sechs Jahren Beobachtungen mit Hubble, aber es war sehr erfreulich, das erstaunliche Ergebnis zu sehen“, zitierte Space.com den Hauptautor der Studie, Sahu.

Isoliertes Schwarzes Loch bewegt sich mit 100.000 Meilen pro Stunde

Das frei fliegende Schwarze Loch hat 7,1 Sonnenmassen und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 162.000 Stundenkilometern durch den Weltraum. Das Schwarze Loch hat möglicherweise einen Ruck von der Supernova-Explosion erhalten, die es erzeugt hat, und es ausgestoßen.

Zukünftige Beobachtungen mit geplanten Teleskopen wie dem Nancy Grace Roman Space Telescope oder dem Vera C. Rubin Telescope in Chila könnten dazu beitragen, weitere stellare Schwarze Löcher zu entdecken, glaubt das Forschungsteam. Der Astrophysiker Sahu ist sich sicher: „Da draußen muss es viele geben.“ (Tab) *fr.de ist ein Angebot von IPPEN.MEDIEN.